Opracowanie metody dokładnego wyznaczania aktywności wkładów katalitycznych oraz budowa Digital-Twin do predykcji zużycia katalizatorów deNOx

Abstrakt

Celem pracy było opracowanie szybkiej metody pomiaru aktywności całej warstwy katalitycznej, precyzyjnej metody wyznaczania żywotności (charakterystyki dezaktywacji) katalizatora oraz budowa narzędzia informatycznego reaktora SCR (Selective Catalytic Reduction), opartego na tzw. „Digital Twin” oraz uczeniu maszynowym, do wyznaczania żywotności katalizatorów deNOx w zależności od historii ich użytkowania i przewidywanych, dalszych warunków eksploatacji. W pierwszych etapach pracy zbudowano wstępny model reaktora SCR, w którym określony został zakres i wpływ parametrów pracy katalizatora na jego dezaktywację. Do tego celu wykorzystano opisane w literaturze mechanizmy dezaktywacji oraz wyniki eksperymentów i badań laboratoryjnych. Ponadto przeprowadzono analizę wrażliwości, aby zdefiniować najistotniejsze czynniki wpływające na dezaktywację katalizatora. Następnie opracowano metodykę pomiaru aktywności warstwy katalitycznej in-situ, wykonano niezbędny do tego celu układ pomiarowy, przeprowadzono badania porównawcze próbek katalizatorów na stanowisku laboratoryjnym oraz na obiekcie kotła blokowego w Elektrociepłowni Siekierki. Opracowano, zainstalowano i uruchomiono oprogramowanie SCR-DT na serwerze znajdującym się w sieci lokalnej PGNIG TERMIKA SA, które pozwala na wyznaczanie krzywej dezaktywacji katalizatora oraz jego żywotności. Aplikacja SCR-DT pobiera dane eksploatacyjne, dotyczące warunków pracy warstw katalitycznych, z serwera JSMPT w czasie rzeczywistym oraz może pobierać dane z udostępnionych w sieci lokalnej plików xls (np. dane węgla, popiołu i badań próbek katalizatorów). Wdrożenie aplikacji SCR-DT umożliwia obniżenie kosztów eksploatacyjnych katalizatorów poprzez lepszą gospodarkę remontową, wydłużenie okresów do ich regeneracji/wymiany oraz zmniejszenie ilości odpadów, dzięki dokładnemu przewidywaniu czasu ich dezaktywacji oraz opracowaniu rekomendacji ich optymalnej pracy.